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1、第十章装配特征第十章装配特征本讲稿第一页，共五十八页第十章 装配特征本讲稿第二页，共五十八页零件设计是零件装配的第一步工作，零件装配则是零件设计的必要结果，零件装配时，根据设计者的意图及产品的功能，零件按一定的方式组装起来，形成与实际产品一致的装配结构，我们称之为装配模型装配模型（Assembly Modeling）。设计好的零件只有装配在一起，才能检验零件设计是否合理，设计的零件能否实现正常装配，零件间是否存在干涉；进一步，给零件赋予一定的运动关系，让零件模拟产品的工作状态运动起来，则容易发现产品的各个零件在工作状态下是否存在冲突和干涉；此外，应用装配模型还可以对产品的功能进行模拟仿真，评估
2、产品设计的正确性和科学性，进而对零件的设计提出合理的修改意见。因此，零件装配在产品开发和零件设计中，具有很重要的实际意义和指导作用。本讲稿第三页，共五十八页本章主要内容本章主要内容第一节Pro/ENGINEER元件放置操控板第二节元件装配约束及元件装配的基本流程第三节分解组件第四节组件中配件的设计第五节 装配特征中立体剖视图的创建 本讲稿第四页，共五十八页第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板本讲稿第五页，共五十八页第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板特征Pro/Assembly环境下的装配就是对零部件之间的位置关系添加约束，从而最终实现各要素的定位。而对
3、各要素进行定位是用装配约束在元件放置对话框中进行的。因此，本节首先学习一下元件放置对话框元件放置对话框和装配约束装配约束。本讲稿第六页，共五十八页第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第七页，共五十八页一、元件放置操控板的选项卡一、元件放置操控板的选项卡1.【放置】上滑面板该面板启用和显示元件放置和连接定义，它包含两个区域：左侧为导航和收集区，右侧为约束属性区，如下图和下页图所示。第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第八页，共五十八页第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板【放置】上滑面板本讲稿第九
4、页，共五十八页2.【移动】上滑面板通过【移动】上滑面板可移动正在装配的元件，使元件参照的选取更加方便。当【移动】上滑面板处于激活状态时，将暂停所有其它元件的放置操作。【移动】上滑面板如下图所示。第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第十页，共五十八页（1）运动类型1）定向模式定向模式（Orient Mode）使用定向模式定向零组件。2）平移平移（Translate）沿指定的运动参照平移零组件，该类型为系统缺省运动类型。3）旋转旋转（Rotate）沿指定的运动参照旋转零组件。4）调整调整（Adjust）根据指定的运动参照，定义零组件与已装配元件相配合或对齐。第一
5、节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第十一页，共五十八页（2）运动方式1）相对于视图平面相对于视图平面（Relative to view plane）相对于视图平面移动元件，该方式为系统缺省方式。2）运动参照运动参照（Motion Reference）相对于元件或参照移动元件，运动参照可以是曲面、基准平面、边、轴、两点或坐标系。以运动参照方式移动元件时，其【移动】上滑面板如下图所示。第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第十二页，共五十八页3.【属性】上滑面板【属性】上滑面板包括元件名称元件名称和元件信息元件信息，如下图所示。第
6、一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第十三页，共五十八页二、元件放置操控板的对话栏二、元件放置操控板的对话栏元件放置操控板的对话栏如下图所示。第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第十四页，共五十八页1.预定义集列表预定义集（Predefined Set）列表显示预定义的约束，见下表。第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第十五页，共五十八页2.放置约束放置约束包含适用于所选集的约束，当新建一个约束时，系统缺省约束类型为【自动】，可以通过手动方式更改该设定值。第一节第一节 Pro/ENGINE
7、ER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第十六页，共五十八页3.偏移类型当约束类型为【配对】或【对齐】时，系统有三种偏移类型偏距、定向和重合，三者的含义及图例见下表。第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第十七页，共五十八页第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第十八页，共五十八页第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第十九页，共五十八页第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第二十页，共五十八页4.元件装配状态（Status）放置状态是指零组件装配关系的确定程度
8、，放置状态有四种：没没有约束有约束（No Constraints）、部分约束部分约束（Partially Constrained）、完全约完全约束束（Fully Constrained）和约束无效约束无效（Constraints Invalid）。（1）没有约束：调入文件后没有设置任何装配约束。（2）部分约束：调入文件后设置了若干个装配约束，但零组件的装配关系没有完全确定。（3）完全约束：调入文件后设置了足够装配约束，使零组件的装配关系完全确定。（4）约束无效：当选取的约束参照不当时，系统则显示约束无效。第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第二十一页，共五十
9、八页5.控制栏 第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板本讲稿第二十二页，共五十八页第一节第一节 Pro/ENGINEER元件放置操控板元件放置操控板提示 Ctrl+Alt+鼠标滚轮可以旋转零组件，Ctrl+Alt+鼠标右键可以移动零组件。本讲稿第二十三页，共五十八页第二节 元件装配约束及元件装配的基本流程本讲稿第二十四页，共五十八页一、一、Pro/ENGINEER元件装配约束元件装配约束1.放置约束的一般原则（1）匹配和对齐约束的参照的类型必须相同匹配和对齐约束的参照的类型必须相同（平面对平面、旋转对旋转、点对点、轴对轴）。（2）为匹配和对齐约束输入偏距值时，系统显
10、示偏移方向为匹配和对齐约束输入偏距值时，系统显示偏移方向。要选取相反的方向，请输入一个负值或在图形窗口中拖动控制柄。（3）一次添加一个约束一次添加一个约束。不能使用一个单一的对齐约束选项将一个零件上两个不同的孔与另一个零件上的两个不同的孔对齐。必须定义两个单独的对齐约束。（4）放置约束集用来完全定义放置和方向放置约束集用来完全定义放置和方向。例如，可以将一对曲面约束为配对，另一对约束为插入，还有一对约束为对齐。（5）旋转曲面是指通过旋转一个截面，或者拉伸圆弧旋转曲面是指通过旋转一个截面，或者拉伸圆弧/圆而形成的圆而形成的曲面曲面。可在放置约束中使用的曲面仅限于平面、圆柱面、圆锥面、环面和球面。
11、第二节 元件装配约束及元件装配的基本流程本讲稿第二十五页，共五十八页2.放置约束类型通过在Pro/ENGINEER软件中，放置约束类型有匹配匹配（Mate）、对齐对齐（Align）、插入插入（Insert）、坐标系坐标系（Coordinate system）、相切相切（Tangent）、线上点线上点（Point on line）、曲面上的点曲面上的点（Point on surface）、曲面上的边曲面上的边（Edge on surface）、固定固定（Fix）和缺省缺省（Default）等。各放置约束类型的详细说明见下页表格。第二节 元件装配约束及元件装配的基本流程本讲稿第二十六页，共五十八页
12、第二节 元件装配约束及元件装配的基本流程本讲稿第二十七页，共五十八页第二节 元件装配约束及元件装配的基本流程本讲稿第二十八页，共五十八页第二节 元件装配约束及元件装配的基本流程本讲稿第二十九页，共五十八页第二节 元件装配约束及元件装配的基本流程本讲稿第三十页，共五十八页二、元件装配的基本流程二、元件装配的基本流程1.新建文件夹2.新建组件文件3.添加或创建第一个零组件4.完成第一个零组件的放置5.添加或创建其它零组件并完成零组件的放置6.继续添加或创建零组件直至完成所有零组件的放置7.保存文件具体介绍详见教材。第二节 元件装配约束及元件装配的基本流程本讲稿第三十一页，共五十八页三、装配的间隙分
13、析三、装配的间隙分析完成零组件的装配后，我们很想知道有很有必要知道各装配件间是否存在间隙、间隙有多大、各装配件间是否存在着干涉等，这些均可以通过模型分析得到。在主菜单中依次单击分析模型，弹出模型分析菜单，如下图所示。第二节 元件装配约束及元件装配的基本流程本讲稿第三十二页，共五十八页Pro/ENGINEER Assembly提供了九种模型分析类型：质量属性质量属性（Mass Properties）、剖截面质量属性剖截面质量属性（X-Section Mass Properties）、配合间隙配合间隙（Pairs Clearance）、全局间隙全局间隙（Global Clearance）、体积干体
14、积干涉涉（Volume Interference）、全局干涉全局干涉（Global Interference）、短边短边（Short Edge）、边类型边类型（Edge Type）和厚度厚度（Thickness）。这里介绍一下全局间隙分析全局间隙分析和干涉分析干涉分析。第二节 元件装配约束及元件装配的基本流程本讲稿第三十三页，共五十八页1.全局间隙分析第二节 元件装配约束及元件装配的基本流程本讲稿第三十四页，共五十八页2.全局干涉分析第二节 元件装配约束及元件装配的基本流程本讲稿第三十五页，共五十八页第三节 分解组件本讲稿第三十六页，共五十八页第三节 分解组件特征通过上述步骤，已完成了所有零组
15、件的装配，同时，对零组件的装配模型进行了有关的分析检查，确认装配模型是正确的。由于装配模型各零件一般是按产品的工作状态进行装配的，因此装配模型中的许多内部结构并不直观，为了更清楚地表达模型的结构，尤其是表达模型的内部结构，需要对零件进行分解，这便是我们常说的“爆炸图爆炸图”或“分解图分解图”。应注意的是，爆炸图是一种辅助视图，它应以最大可能地表达出组件中各子组件（零件）的装配关系为原则，因此爆炸图一般选择以轴侧图进行表达，即系统缺省的立体视角来表达。创建组件的爆炸图，一般有如下两种方法：系统自动生成的爆炸图系统自动生成的爆炸图和用户自定义的爆炸图用户自定义的爆炸图。本讲稿第三十七页，共五十八页
16、一、系统自动生成的爆炸图一、系统自动生成的爆炸图系统自动生成的爆炸图是指按系统缺省的方式创建组件的爆炸图，具体方法为：第三节 分解组件本讲稿第三十八页，共五十八页对于简单的装配组件，系统缺省的爆炸图一般就能表达出组件中各子组件（零件）的装配关系；对于较为复杂的装配组件，若系统缺省的爆炸图对组件中各子组件（零件）的装配关系表达得不够清楚或爆炸图还满足不了用户的需要，此时就需要由用户来创建爆用户来创建爆炸图炸图了。第三节 分解组件本讲稿第三十九页，共五十八页二、用户自定义的爆炸图二、用户自定义的爆炸图对于比较复杂的装配组件，往往需要用户自行定义来创建爆炸图，对爆炸图进行自定义的内容主要是对零件的位
17、置进行编辑或创建偏距线，大致过程如下：（1）生成系统缺省的爆炸图；（2）编辑修改零部件的位置。具体方法详见教材。第三节 分解组件本讲稿第四十页，共五十八页第四节 组件中配件的设计本讲稿第四十一页，共五十八页第四节 组件中配件的设计在传统装配设计中，一般首先完成所有零件的建模，然后调入已设计好的各个零件，通过对各个零件间添加适当的装配约束，完成组件的装配设计，这便是自底向上自底向上（Bottom-Up）的装配设计方法。自底向上的装配设计方法在构建产品模型时，是从零件设计开始的，装配时只表达了零件的几何模型和零件间的装配约束关系，往往不能充分考虑零件间或零件与部件间的装配关系，没有建立完整的描述装
18、配结构信息的模型，从而无法对产品的装配关系进行有效统一和管理，在装配阶段和产品开发后期容易造成因设计不合理、零件间不匹配的情况，从而需要进行大量的修改，甚至需要进行重新设计。本讲稿第四十二页，共五十八页第四节 组件中配件的设计这种通过零件造型和装配两个独立过程完成产品建模的方法具有以下局限性：（1）特征造型是面向零件级的几何描述，缺乏零件间联接的相关性；（2）过早进行零件的描述造成了零件间关系的不一致性，过分约束和零件冗余；（3）不易发挥设计者的创造性，个别零件的模型约束了整个设计方案的创新。本讲稿第四十三页，共五十八页第四节 组件中配件的设计这种针对自底向上提出了自顶向下自顶向下（Top-D
19、own）的装配建模方法，先建立装配体中各零件间的装配联接关系，在此基础上再进行零件设计和建立零件模型。这一方法能够比较方便地建立零件间的几何关系，是一种面向产品设计的造型方法，大大提高了产品建模能力。对于自顶向下的设计过程，设计是从产品功能要求出发，选用一系列的零件去实现产品的功能：先设计出初步方案及其装配结构草图，建立约束驱动的产品模型；通过设计计算，确定每个设计参数，然后进行零件的详细设计，通过几何约束求解将零件装配成产品；对设计方案分析之后，返回修改不满意之处，直到得到满足功能要求的产品。本讲稿第四十四页，共五十八页第四节 组件中配件的设计在Pro/ENGINEER中，主要通过以下两种方
20、式进行自顶向下设计：（1）骨架模型骨架模型：骨架模型捕捉并定义设计意图和产品结构。（2）布局模型布局模型：布局是一个非参数化 2D 草绘，可用作工程记事本，用于以概念方式记录和注释零件和组件。在组件中进行配合件的设计是产品自顶向下设计中一项非常重要的工作，Pro/ENGINEER进行配合件设计的方法主要有如下几种：（1）在组件中直接在组件中直接创建新零件或修改已有零件创建新零件或修改已有零件；（2）零组件的复制零组件的复制；（3）以合并合并（Merge）与切除切除（Cut Out）设计配合件；（4）组件特征的应用组件特征的应用；（5）以引导零件以引导零件（Map Part）设计配合件设计配合件
21、。本讲稿第四十五页，共五十八页第四节 组件中配件的设计本节介绍组件特征和切除命令在配合件中的应用。下图所示，欲在组件中创建一个孔结构（下图中红色箭头所指的结构），本节分别用拉伸特征拉伸特征和切除命令切除命令完成结构的创建。孔特征创建前孔特征创建后本讲稿第四十六页，共五十八页一、组件特征在配合件设计中的应用一、组件特征在配合件设计中的应用在Pro/ENGINEER软件装配功能模块中【基础特征基础特征】（Base Features）和【工程特征工程特征】（Engineering Features）两类组件特征按钮，其中【工程特征】包括孔、壳体、筋板、拔模、圆角、倒角孔、壳体、筋板、拔模、圆角、倒角
22、等，【基础特征】包括拉伸、旋转、变截面扫描、边界混合拉伸、旋转、变截面扫描、边界混合等，如下图所示。第四节 组件中配件的设计本讲稿第四十七页，共五十八页应用拉伸特征的方式来创建创建孔结构：（1）打开CH13asm_train_1asm_train_1.asm文件；（2）在基础特征工具栏中单击按钮；（3）分别选取有关平面为草绘平面和参考平面；（4）选取有关图元为截面标注参照；（5）绘制截面；（6）拉伸特征深度定义方式为；（7）创建完毕。创建过程的具体操作详见教材。第四节 组件中配件的设计本讲稿第四十八页，共五十八页二、切除命令在配合件设计中的应用二、切除命令在配合件设计中的应用思路：欲创建6通孔
23、，首先建立一个元件，该元件为一个6的轴，然后用装配组件与该元件进行切除，则生成了孔结构。创建过程：（1）打开CH13asm_train_1asm_train_1.asm文件；（2）创建6轴元件；（3）进行零件的切除操作。创建过程的具体操作详见教材。第四节 组件中配件的设计本讲稿第四十九页，共五十八页第五节 装配特征中立体剖视图的创建本讲稿第五十页，共五十八页第五节 装配特征中立体剖视图的创建在实际工作中，有时需要创建产品装配模型的立体剖视图立体剖视图（如下图右图所示），以提高产品装配的立体感、也便于用户对产品的认识，Pro/ENGINEER软件提供了方便快捷地创建立体剖视图的功能命令。下面介绍
24、装配特征中立体剖视图的创建方法。本讲稿第五十一页，共五十八页步骤步骤1：在主菜单中依次单击视图视图管理器或在上工具箱视图工具栏中单击按钮，弹出【视图管理器】对话框，单击对话框中【X截面】选项卡，对话框如右图所示，此时系统中无任何截面；第五节 装配特征中立体剖视图的创建本讲稿第五十二页，共五十八页步骤步骤2：单击按钮，对话框如下图a所示，用户可以对截面的名称进行更改，这里不更改截面名称，直接按鼠标中键，接受截面的缺省名称Xsec0001，弹出下图b所示菜单，在菜单中单击下图c所示【区域】选项，弹出下页图所示【Xsec0001】对话框；a）b）c）第五节 装配特征中立体剖视图的创建本讲稿第五十三页，共五十八页第五节 装配特征中立体剖视图的创建本讲稿第五十四页，共五十八页步骤步骤3：按下页图所示步骤进行区域参照的定义，定义结束后其结果如下图所示；第五节 装配特征中立体剖视图的创建本讲稿第五十五页，共五十八页步骤步骤4：在【Xsec0001】对话框中单击按钮，结束区域截面的创建；第五节 装配特征中立体剖视图的创建本讲稿第五十六页，共五十八页第五节 装配特征中立体剖视图的创建本讲稿第五十七页，共五十八页谢谢使用！敬请指导！本讲稿第五十八页，共五十八页